Die Elektronentransportkette und ATP-Synthese

Die Elektronentransportkette

1. Die Elektronen und Protonen, die durch das NAD in Form von NADH + H⁺ erfasst wurden, werden auf das FMN übertragen, welches dadurch reduziert wird.
2. Das FMN wird oxidiert, indem es seine Elektronen an das Coenzym Q (CoQ) abgibt, welches dadurch reduziert wird. Das FMN fängt erneut Elektronen ein (ich meine das FMN), um die Kette fortzusetzen.
3. CoQ wird oxidiert und übergibt seine Elektronen an den nächsten Akzeptor, der dadurch reduziert wird. Ab hier sind die Akzeptoren keine Dehydrogenasen mehr, sondern Cytochrome.

• Die Cytochrome sind nicht in der Lage, Protonen zu transportieren, daher gehen diese in die mitochondriale Matrix über und die Kette wird nur mit Elektronen fortgesetzt.
• Die Cytochrome sind Eisen-Schwefel-Moleküle; sie besitzen einen Zustand, in dem das Eisen entweder oxidiert oder reduziert (NE) vorliegt.
• Da jedes Eisen-Ion (Fe) nur ein Elektron aufnehmen kann, muss der Vorgang zweimal durchgeführt werden.
• Die Cytochrome, die auf das Coenzym Q folgen und die Kette fortsetzen, sind Cyt b, Cyt c, Cyt a und a3.

4. Die Elektronen erreichen das untere Ende der Kette, wo der Sauerstoff die Protonen bindet, die in der Matrix übrig geblieben waren, um Wasser zu bilden.
Dieser molekulare Sauerstoff ist als endgültiger Akzeptor essenziell, damit die Kette fortgesetzt werden kann, da er die Elektronen akzeptiert.
5. Auch FAD kann in die Kette eingebaut werden, dies geschieht jedoch auf einem niedrigeren Energieniveau beim CoQ.

Oxidative Phosphorylierung

Dies ist ein Prozess, bei dem ATP aus ADP und P synthetisiert wird. Dabei wird die Energie genutzt, die erzeugt wird, wenn Elektronen in der Transportkette auf niedrigere Energieniveaus springen.

• Für jedes intramitochondriale NADH werden 9–10 Protonen erzeugt (entspricht ca. 3 ATP, Verhältnis 1:3).
• Für jedes extramitochondriale NADH (z. B. aus der Glykolyse) und jedes FADH₂ werden 6 Protonen erzeugt (entspricht ca. 2 ATP).

Chemiosmotische Kopplung

• Es handelt sich um einen Mechanismus, der von einem Protonengradienten über die Membran der Mitochondrien abhängt.
• Die Akzeptoren der Kette sind drei Enzymkomplexe, die als Protonenpumpen fungieren, da sie die beim Transport der Elektronen freigesetzte Energie nutzen, um Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum zu befördern.
• Für jedes intramitochondriale NADH werden 9–10 Protonen erzeugt (3 ATP, 1:3), und für jedes extramitochondriale NADH (z. B. Glykolyse) sowie jedes FADH₂ werden 6 Protonen erzeugt (2 ATP).
• Da die Membran undurchlässig ist, können die Protonen nicht einfach zurückfließen. Dies generiert einen Gradienten, der genug Kraft erzeugt, um Protonen durch die F-Partikel zirkulieren zu lassen.
• Die F-Partikel (F₀, verankert in der Membran, und F₁, der aus der Membran herausragt) bilden einen Kanal, durch den die Protonen fließen können.
• Wenn die Protonen die F-Partikel passieren, wird die Synthese von ATP aus ADP und P katalysiert.